Optischer Richtfunk. Optische Freiraumübertragung in öffentlichen und privaten Netzen. Dr. Heinz Willebrand Baksheesh S. Ghuman

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1 Dr. Heinz Willebrand Baksheesh S. Ghuman Optischer Richtfunk Optische Freiraumübertragung in öffentlichen und privaten Netzen Übersetzt aus dem Amerikanischen von Dr. Wolfgang Frohberg, Alexander Frohberg und Werner Koch Hüthig Verlag Heidelberg

2 1 Einführung in die optische Freiraumübertragung Alternative Technologien zur Bereitstellung von Bandbreite Glasfaser und optische Freiraumübertragung Die Glasfaser Umweltherausforderungen an die Übertragung durch die Luft Andere Vergleichspunkte Die Rolle der Freiraumübertragung im Netz Zusammenfassung Quellen 6 2 Technologische Grundlagen der optischen Freiraumübertragung Wie die optische Freiraumübertragung funktioniert: eine Übersicht Sender Lichtemittierende Dioden (LED) Laserprinzipien Laserdioden Empfänger Prinzipien der Lichterkennung Halbleiterphotodioden PIN-Dioden Avalanche Photodioden (APD) Auswahlkriterien für Empfänger in FSO-Systemen Optische Teilsysteme Klassische Strahlungsoptik Optische Anordnungen für optische Freiraumübertragung Auffangen und Verfolgen der Lichtstrahlen Übertragungssysteme mit breiten Strahlen Automatisches Tracking Kardan-Ringe Trackingsysteme mit Servomotoren Trackingsysteme mit Steuerspiegel Mikromechanische Systeme (MEMS) Vierfachdetektoren CCD-Arrays Analyse der Leistungsmarge des Verbindungsweges Optischer Verlust 34

3 2.6.2 Geometrischer Verlust Ausrichtungsverlust Atmosphärischer Verlust und Empfängerempfindlichkeit Einfaches Link-Analyse-Tool Zusammenfassung 38 3 Einflussfaktoren auf FSO Übertragung von IR-Signalen durch die Atmosphäre Beer's Gesetz Streuung Absorption Turbulenzen Der Einfluss des Wetters Regen Schnee Nebel Sichtlinie (SL) Bestimmung der SL Andere Faktoren, die FSO-Systeme beeinflussen Sichtweite Entfernung Bandbreite Auswahl der Übertragungswellenlänge Zusammenfassung Quellen 52 4 Einbindung von FSO-Systemen in optische Netze Die Revolution optischer Netze Vorteile der nächsten Generation optischer Netze Die unmittelbare Vergangenheit: SONET/SDH Einschränkungen der Systeme der ersten Generation Die zweite Generation Einteilung des globalen optischen Netzes Weitverkehrsnetze Metropolitan Area Networks Zugangsnetze FSO am Rand der Netze VPN-Dienste Breitband-Internetanschlüsse Transparente LAN-Dienste Optische Zugänge in Mehrfamilienhäusern 75

4 XI Privatnetze Kabelfernsehen DSLAM-Bündelung Optische Sicherung der Dienstqualität Wellenlängen auf Abruf FSO in regionalen optischen Netzen Zusammenfassung Quellen 81 5 Der FSO-Markt S3 5.1 Der Telekommunikationsmarkt Der Markt für optische Kommunikation Der Breitbandmarkt Die Bedürfnisse der Dienstanbieter Trends für Angebot und Nachfrage von Bandbreite Eigenschaften des FSO-Marktes Probleme und Vorteile von FSO Marktumfang und Wachstumsvorhersagen Marktsegmente Ursachen für das Wachstum des FSO-Marktes Einsatz und Realisierung Geschäftsmodelle für FSO Beispiel 1: Gigabit Ethernet - Zugangs- und Transportnetze Beispiel 2: DS3-Dienste Beispiel 3: SONET-Ringabschluss Schlussfolgerung aus den Fallbeispielen Der internationale Telekommunikationsmarkt Zusammenfassung Quellen Installation von FSO-Systemen Standortbegutachtung Allgemeine Beschaffenheit der Standorte Allgemeine Informationen Sichtlinie Entfernung Überlegungen zur Anbringung Stromversorgung Verkabelung Anwendungskonfiguration Installation des Systems

5 XII Inhaltsverzeichnis Anbringung der FSO-Endgeräte Installation der Spannungsversorgung und Verkabelung Sicherheit Ausrichtung Verbindung der Netzschnittstelle Bestätigung der Funktionstüchtigkeit Wartung und Pflege des Systems Zusammenfassung FSO und Lasersicherheit Der Laser und das Auge Sicherheitsvorschriften für Laser Laserklassifizierung Leistungsbegrenzungen im neuen IEC (2) Standard Methoden zur Gewährleistung der Sicherheit Verwendung mehrerer Sender Beschränkung des Zugangs zum Laser Beschriftung Optische AN/AUS-Zustandsanzeige Anbringung der Kontrollelemente Sichere Ausrichtungsmethoden Nutzerschulung Zusammenfassung Quellen Dienstanbieter-Aspekte Der Übergang zu Carrier-Class Eigenschaften von Carrier-Class FSO Verfügbarkeit und die begehrten 5-mal-9" Multiprotokollunterstützung Service Level Agreements Dachnutzungsrechte Aufbau nach Bedarf Flexible Topologie Netzmanagement Kosten FSO-Netzplanung Nahtlose Integration in eine bestehende Infrastruktur Geschwindigkeit der Dienstbereitstellung Zusammenfassung 133

6 XIII 9 Ein Ausblick für FSO Dienstanbieter, Geschäftskunden und Privatkunden FSO am Rand der Netze und in Wohngebieten Netze zu Mehrfamilienhäusern Netze zu Einfamilienhäusern Privatkunden-MANs: Rein optische Netze mit FSO Umwelt und Gemeinschaft Die Wettbewerbslandschaft Zusammenfassung 140 Anhang.143 A: Häufig gestellte Fragen (Frequently Asked Questions) 143 B: Material über Lasersicherheit 147 Glossar.149 Stichwortverzeichnis 169